Medidores de Pressão

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de medição
Capítulo 6 - Medição de pressão
Capítulo 6 - Medição de pressão
         A pressão significa “força por unidade de área”  que atua 
sobre uma superfície.
Unidades: 
- mmHg (milimetros de mercúrio)
- mH20 (metro de água)
- psi (libras por polegada quadrada)
- kgf/cm2  (quilograma-força por centímetro quadrado)
- Pascal (N/m2)
- bar (105 N/m2) 
- mbar (102 N/m2)
6.1 - Introdução 
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Capítulo 6 - Medição de pressão
6.1 - Introdução
Pressão absoluta: Pressão positiva a partir do 
vácuo completo. 
Pressão manométrica ou relativa: Diferença 
entre a pressão medida e a pressão atmosférica.
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Capítulo 6 - Medição de pressão
Pressão diferencial
Quando um sensor mede a diferença entre duas 
pressões desconhecidas, sendo que nenhuma delas a 
pressão atmosférica, então essa pressão é conhecida 
como pressão diferencial. 
Essa diferença de pressão pode ser utilizada para 
medir indiretamente outras grandezas como vazão, nível 
e etc.
6.1 - Introdução
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Capítulo 6 - Medição de pressão
A pressão atmosférica ou pressão barométrica é a força por 
unidade de área exercida pela atmosfera terreste em um 
determinado local.
Sua medida é realizada através dos instrumentos 
denominados barômetros. O físico e matemático italiano 
Evangelista Torricelli (1608-1647), foi o primeiro a 
desenvolver um barômetro.
Denominam-se manômetros e vacuômetros os 
instrumentos utilizados para medir pressão acima e 
abaixo da pressão ambiente atmosférica local, 
respectivamente.
6.1 - Introdução 
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Capítulo 6 - Medição de pressão
6.2 - Barômetros
6.2.1 - Barômetros de mercúrio
 
Sabe-se que uma coluna líquida de 
altura h, de massa específica ρ, em um 
local onde a aceleração da gravidade é 
g, exerce na sua base uma pressão que 
equilibra a pressão atmosférica patm, de 
onde se conclui pela relação: patm= ρgh. 
Usa-se freqüentemente, como 
líquido, o mercúrio, por sua grande 
massa específica (menores valores de 
h).
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6.2.1 - Barômetros de mercúrio
B) Barômetro Normal
 
Compõe-se de um tubo em forma de J, com 
cerca de 80 cm de altura e 2 cm de diâmetro, fixo a 
um suporte que permite mantê-lo na vertical; a 
leitura é feita por meio de uma escala adaptada a 
ele e vizinha do tubo. 
A fim de evitar um fenômeno excessivo de 
capilaridade, o tubo tem suas extremidades 
'alargadas'. 
Para maior precisão deve-se utilizar um 
termômetro para corrigir o efeito da temperatura 
sobre os comprimentos medidos e massa específica 
do mercúrio. 
∆h
A) Barômetro de cuba
B) Barômetro Normal
A B
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• Iluminação
• Temperatura – Para manter a 
imprecisão dentro de uma faixa de 
0,001% (0,003 pol.Hg) a temperatura 
do mercúrio deve ser mantida dentro 
de uma faixa de +/- 1o F
• Alinhamento vertical do barômetro
Fatores de imprecisão de leitura 
em barômetros de mercúrio 
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•Efeitos capilares – A qualidade do 
barômetro é função do diâmetro do tubo 
utilizado.
•Efeito de elevação – Um barômetro 
lido a uma elevação diferente do local 
onde foi testado dever ser corrigido. 
Fatores de imprecisão de leitura 
em barômetros de mercúrio 
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6.2.2 - Barômetros metálicos
Caracterizam-se por não possuírem coluna barométrica, podem 
ser portáteis, embora de menor precisão.
A) Barômetro aneróide
 
O dispositivo sensível à pressão é um tubo fechado, metálico, de 
paredes muito delgadas; constitui uma superfície toroidal não 
completa e desprovida de ar internamente.
∆F ∆F
∆f
∆AB
Da figura observa-se que, um 
aumento de pressão provoca um acréscimo 
da força externa ∆F = ∆p.S em direção ao 
centro e um acréscimo ∆f = ∆p.s  em direção 
oposta. 
Como S > s, resulta ∆F > ∆f.  S e s são as
áreas das faces externa e interna do toróide. 
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Assim, um aumento de pressão aproxima os extremos A e B 
e uma diminuição os afasta. Considerando uma relação linear, K, entre a 
variação da distância AB, ∆AB , e diferença de forças, ∆F - ∆f , tem-se:
ΔAB=
K
ΔF−Δf =
K
Δp ( S−s )
A) Barômetro aneróide
portanto, ∆AB é inversamente proporcional a ∆p.
Uma engrenagem leve e um ponteiro 
ampliam as variações ∆AB, que podem ser 
medidas em uma escala (expressa em unidades 
de pressão).
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6.3 - Manômetros
Existem quatro tipos de medidores de pressão relativa, 
ou manômetros : 
1. Manômetro de peso morto
1. Manômetros de coluna líquida 
1. Manômetros por deformação elástica 
1. Manômetros eletro-eletrônicos (transdutores de 
pressão)
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6.3.1 - Manômetro de peso morto
Utiliza-se o manômetro de peso morto na calibração de 
outros medidores de pressão devido a sua precisão. 
A pressão é obtida 
pela colocação de massas 
conhecidas e padronizadas 
sobre um êmbolo de área 
também conhecida.
Para uma 
determinada força-peso sobre 
o êmbolo pode-se calcular a 
pressão exercida.
Êmbolo
Pesos
Manômetro
Reservatório
de óleo
Válvula
agulha
Volante
Pistão
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Capítulo 6 - Medição de pressão
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Capítulo 6 - Medição de pressão
O instrumento a ser calibrado é ligado a uma câmara 
cheia de fluído cuja pressão pode ser ajustada por meio de algum 
tipo de bomba ou válvula de sangria. Esta câmara também é 
ligada por um cilindro-pistão vertical ao quais vários pesos 
padrões podem ser aplicados.
No interior da câmara, a pressão cresce lentamente até que 
o pistão com o peso "flutue" e, neste momento a medida do 
instrumento deve ser igual ao peso suportado pelo pistão dividido 
por sua área.
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6.3.2 - Manômetros de coluna líquida
Os manômetros de coluna líquida, outrora largamente 
utilizados, estão sendo progressivamente abandonados, 
principalmente devido ao fato de normalmente necessitar de um 
líquido manométrico mais denso que a água, como é o caso do 
mercúrio metálico.
Este líquido pode vazar para o interior da tubulação, 
provocando contaminações.
 
Outro problema é a grande dificuldade de adaptar sistemas 
de leitura remota e saídas para registradores e processadores. 
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Os manômetros de coluna mantém, no entanto, ainda uma 
grande vantagem: não necessitam calibração, desde que possa se 
garantir a densidade do liquido manométrico e a exatidão da escala 
que mede a altura da coluna. 
Ainda hoje os manômetros de coluna líquida são utilizados 
freqüentemente como padrões práticos para calibração de 
transdutores de pressão.
As faixas de medição de pressão podem ser bastante 
extensas uma vez que o fluido manométrico (mercúrio, óleo ou 
água) pode ser mudado de acordo com a pressão ou depressão a 
serem medidas. 
A princípio qualquer líquido com baixa viscosidade, e não 
volátil nas condições de medição, pode ser utilizado como líquido 
manométrico. Entretanto, na prática, a água destilada e o mercúrio 
são os líquidos mais utilizados nesses manômetros.
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Faixa de Medição
• Em função do peso específico do líquido manométrico e 
também da fragilidade do tubo de vidro que limita seu 
tamanho, esse instrumentoé utilizado somente para 
medição de baixas pressões.
• Em termos práticos, a altura de coluna máxima 
disponível no mercado é de 2 metros e assim a pressão 
máxima medida é de 2 mH2O , caso se utilize água 
destilada, e 2 mHg com utilização do mercúrio.
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A) Tubo em U
Na figura abaixo está esquematizado um tubo em U no qual se 
aplica somente um valor de pressão em cada um dos ramos (ramo a e 
ramo b). Na figura da direita a pressão no ramo a é maior, provocando 
a elevação do líquido no ramo b. O desnível h se relaciona com a 
diferença pa - pb por : 
pa-pb = ρgh
patm pa pb
ρ
∆h
pa=pb+ρg∆h
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B) Colunas de áreas diferentes
 
É constituída por dois vasos comunicantes, sendo um deles de diâmetro 
menor (um tubo) que o outro, no qual se faz a leitura da pressão pelo nível 
através de uma régua montada aplica pela altura da coluna líquida, como 
se vê na figura abaixo. 
ρ
∆h
pa=pb+ρg∆h
pa = pb + ρg∆h.senθ
∆hpatm
patm
pa
pb
pa
pb
θ
C) Coluna inclinada
 
Se a coluna de menor área é posicionada em um ângulo θ com o 
plano horizontal, o comprimento preenchido pelo líquido será maior, para 
uma mesma diferença de pressão, melhorando a sensibilidade de 
medição. 
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6.3.3 - Medição por deformação elástica
Os instrumentos que medem pressão 
manométrica por deformação elástica usam a 
deformação de um elemento sob pressão para mover 
um ponteiro, normalmente com engrenagens 
intermediárias para amplificação.
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6.3.3.1 - Manômetro de Bourdon
O manômetro de Bourdon é um medidor totalmente mecânico 
de pressão.
Secção oval Tubo de Bourdon
Engrenagem
em setor
Conexão
ajustável
Ponteiro
A articulação e a engrenagem em 
setor transmitem a deformação do tubo 
de Bourdon à engrenagem central 
através de um movimento giratório de 
pequena dimensão.  
A engrenagem central amplifica o 
movimento giratório movimentando o 
ponteiro, e a escala relaciona a posição 
do ponteiro com a pressão manométrica. 
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Capítulo 6 - Medição de pressão
Para evitar oscilações na medição, quando existe flutuações na 
linha de pressão, pode-se utilizar um estrangulamento entre a fonte de 
pressão e o manômetro (com uma válvula de agulha, por exemplo).  
A relação entre a amplitude do sinal de saída e a amplitude do 
sinal de entrada (po/pi) em função da freqüência da oscilação é indicada 
na figura abaixo. 
ps
pe
ps
pe
ωt
ps
pe
tempo
Pressões de entrada 
constantes ou em baixa frequência 
de oscilação podem ser medidas 
normalmente, enquanto que 
flutuações de alta freqüência são 
atenuadas. 
O estrangulamento pode 
ser alterado, por exemplo, por uma 
válvula de agulha, permitindo o 
ajuste do efeito de filtragem. 
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Capítulo 6 - Medição de pressão
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 O medidor tipo tubo de Bourdon é universalmente utilizado na 
faixa de 0 a 10 psi (0.689474 Bar) até 50.000 psi (3447.372413 Bar ). 
A faixa baixa depende da capacidade do tubo acionar o 
ponteiro. 
Sua precisão depende do processo de fabricação chegando 
0,1% ou 0,5% da escala. 
6.3.3.1 - Manômetro de Bourdon
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Capítulo 6 - Medição de pressão
O tubo de Bourdon mais comum é formado por um tubo de 
secção elíptica que se deforma com a aplicação de uma pressão 
interna. 
O tubo de Bourdon pode ser curvado em várias formas 
constituindo o elemento sensor de diversos medidores. 
Existem configurações na forma de C, helicoidal, espiral e 
torcida. 
O medidor de tubo helicoidal pode indicar uma maior 
deformação sem o uso de engrenagens, possuindo esta vantagem 
sobre a configuração em C.
6.3.3.1 - Manômetro de Bourdon
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Manômetro utilizado no método de 
comparação direta com um 
manômetro de Bourdon.
 A pressão é gerada hidraulicamente, 
utilizando óleo, colocado através de 
um reservatório fechado com válvula 
agulha. 
Girando-se manualmente o volante, 
obtém-se pressão no óleo que é 
equilibrada pela força-peso sobre o 
êmbolo 
Calibração
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Capítulo 6 - Medição de pressão
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Manômetro de Pressão Diferencial
Este tipo construtivo, é adequado para medir a 
diferença de pressão entre dois pontos quaisquer do processo. 
É composto de dois tubos de Bourdon dispostos em 
oposição e interligados por articulações mecânicas.
6.3.3.1 - Manômetro de Bourdon
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Capítulo 6 - Medição de pressão
São manômetros com dois Bourdons e mecanismos 
independentes e utilizados para medir duas pressões distintas, 
porém com mesma faixa de trabalho.
A vantagem deste tipo está no fato de se utilizar uma única 
caixa e um único mostrador.
Manômetro Duplo
6.3.3.1 - Manômetro de Bourdon
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6.3.3.2 - Pistão com mola
Neste tipo, o êmbolo de um 
cilindro é mantido em uma das 
extremidades do cilindro por ação de 
uma mola e é forçado à outra 
extremidade por ação da pressão a 
ser medida. 
O movimento do êmbolo é 
transmitido a um ponteiro.
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6.3.3.3 - Manômetro tipo fole
Os foles são tubos de paredes corrugadas cujas dimensões se 
deformam no sentido de aumentar longitudinalmente quando a pressão 
interna é maior que a externa. 
Se a pressão interna diminui em relação à externa então o fole 
retorna à condição de repouso seja por ação de mola auxiliar ou pela 
elasticidade do próprio material do fole. 
p x
Como a resistência à 
pressão é limitada, é 
usado para baixa 
pressão.
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6.3.3.4 - Manômetro diafragma
 
Os diafragmas podem ser metálicos ou não 
metálicos. Os primeiros são em geral feitos de 
latão, bronze fosforoso, cobre - berílio, monel e 
aço inoxidável. Já os não metálicos podem ser 
feitos em couro, neoprene, polietileno e teflon. 
 
A pressão aplicada produzirá a flexão do 
material enquanto seu retorno à posição de 
repouso será garantido por uma mola auxiliar no 
caso dos não metálicos ou pela elasticidade do 
metal que os compõe nos caso dos metálicos.
Geralmente utilizado para pequenas 
pressões
p x
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6.3.4 - Transdutores de Pressão
Os transdutores pressão convertem as medidas de 
pressão em grandezas elétricas que são usadas, local ou 
remotamente, para monitoramento, medições ou controle 
de processos.
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6.3.4 - Transdutores de Pressão
 A) Transdutores potenciométricos
• Um fole (ou tubo de Bourdon) aciona 
um potenciômetro que converte os 
valores de pressão em valores de 
resistência elétrica;
• São de baixo custo, podem operar sob 
diversas condições, o sinal pode ter 
intensidade boa, dispensando 
amplificações. 
• Porém, o mecanismo produz desvios inerentes e têm algumasensibilidade a variações de temperatura. Há também o desgaste 
natural do potenciômetro. Em geral usados para pressões de 0,035 
a 70 MPa. Precisão na faixa de 0,5 a 1% do fundo de escala sem 
considerar as variações de temperatura.
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6.3.4 - Transdutores de Pressão
 B) Transdutores capacitivos 
• Nos transdutores capacitivos o 
diafragma funciona como armadura 
comum de dois capacitores em série. 
• O deslocamento do diafragma devido 
à variação de pressão resulta em 
aumento da capacitância de um e 
diminuição de outro. E um circuito 
oscilador pode detectar essa variação.
• Usados para pressões desde vácuo 
até cerca de 70 MPa. Diferenças a 
partir de aproximadamente 2,5 Pa. 
Precisão de até 0,01 % do fundo de 
escala. Boa estabilidade térmica. 
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 C) Transdutores de deformação 
• O transdutor de deformação usa um sensor tipo "strain gage" para 
indicar a deformação do diafragma provocada pela pressão. 
• Precisão até aproximadamente 0,25% do fundo de escala. Há 
tipos para as mais diversas faixas de pressões (0,001 a 
1400 MPa). 
6.3.4 - Transdutores de Pressão
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 D) Transdutores óticos 
• Nos transdutores óticos, um anteparo 
conectado ao diafragma aumenta ou 
diminui a intensidade de luz, emitida 
por uma fonte (led), que um fotodiodo 
recebe. E um circuito eletrônico 
completa o dispositivo.
• Em geral, há um segundo fotodiodo que serve de referência para 
compensar variações da luminosidade da fonte com o tempo. 
• Têm boa precisão e elevada estabilidade térmica. São compactos 
e requerem pouca manutenção. Precisão cerca de 0,1% do fundo 
de escala. Pressões de 0,035 a 400 MPa. 
6.3.4 - Transdutores de Pressão
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 E) Transdutores indutivos
• O núcleo de um transformador se 
move de acordo com a pressão sobre 
o diafragma. O desequilíbrio 
provocado pelo movimento do 
diafragma aumenta a tensão em um 
secundário e diminui no outro e o 
circuito transforma isso em sinal 
correspondente à pressão. 
• Esse tipo de transformador é 
denominado de transformador linear 
diferencial e variável.
• A estabilidade térmica é boa, mas são sensíveis a campos 
magnéticos e a vibrações. Pressões nas faixas de 0,2 a 70 MPa.
6.3.4 - Transdutores de Pressão
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Capítulo 6 - Medição de pressão
efeito piezelétrico 
No aspecto macroscópico, o princípio é 
simples: certos cristais, como o quartzo e 
também alguns materiais cerâmicos, geram 
um campo elétrico sob ação de um esforço 
mecânico e o processo inverso também 
ocorre.
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 F) Transdutores 
• Utilizam o efeito piezelétrico para 
gerar o sinal elétrico;
• Se o circuito processa apenas a 
tensão gerada devido ao efeito 
piezelétrico
• Isso pode ser muito útil em algumas aplicações. Mas há circuitos 
que detectam a freqüência de ressonância do cristal e, portanto, 
podem medir pressões estáticas. 
• São sensíveis a variações de temperatura e a instalação requer 
cuidados especiais.
6.3.4 - Transdutores de Pressão
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6.4 – Aspectos operacionais
6.4.1 – Instalação com selagem líquida
Em processos industriais que manipulam 
fluidos corrosivos, viscosos, tóxicos, sujeitos à alta 
temperatura e/ou radioativos, a medição de pressão 
com manômetro tipo elástico se torna impraticável 
pois este não é adequado para essa aplicação, 
devido a:
-Efeitos da deformação proveniente da temperatura;
-Dificuldade de escoamento de fluidos viscosos;
-Ataque químico de fluidos corrosivos.
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Nesse caso, a solução é 
recorrer a utilização de algum tipo de 
isolação para impedir o contato direto 
do fluido do processo com o 
manômetro.
Utiliza um fluido líquido inerte 
em contato com o manômetro e que 
não se mistura com o fluido do 
processo. Nesse caso é usado um 
pote de selagem. 
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Capítulo 6 - Medição de pressão
O fluido de selagem 
mais utilizado nesse caso é 
a glicerina, por ser inerte a 
quase todos os fluidos. 
Este método é o mais 
utilizado e já é fornecido 
pelos fabricantes quando 
solicitados.
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